1概述
數控銑床是一種加工功能很強的數控機床,目前迅速發展起來的加工中心、柔性加工單元都是在數控銑床、數控鏜床的基礎上產生的,兩者都離不開銑削方式。由于數控銑削工藝最復雜,需要解決的技術問題也很多,因此,人們在研究和開發數控系統及自動編程語言的軟件系統時,也一直把銑削加工作為重點。數控銑床機械部分與普通銑床基本相同,工作臺可以做橫向、縱向和垂直三個方向的運動。因此普通銑床能加工的工藝內容,數控銑床度能做到。一般情況下,在數控銑床上可以加工平面曲線輪廓。
數控銑床也像通用銑床那樣可分為立式、臥式和立臥兩用式數控銑床,各類銑床配置的是數控系統不同,其功能也不盡相同。 隨著科學技術的發展,機械產品的結構越來越合理,其性能、精度和效率日趨提高,更新換代頻繁,生產類型由大批大量生產向多品種小批量生產轉化。因此,對機械產品的加工相應地提出了高精度、高柔性與高度自動化的要求。在機床行業,由于采用了數控技術,許多過去在普通機床上無法完成的工藝內容得以完成,大量普通機床為數控機床所代替,這就極大地促進了機床行業的技術進步和行業發展。目前數控機床已經遍布軍工、航空航天、汽車、造船、機車車輛、機床、建筑、通用機械、紡織、輕工、電子等幾乎所有制造行業。
綜上所述,數控機床在促進技術進步和經濟發展,提高人類生存質量和創造新的就業機會等方面,起著非常重要的作用。
數控機床是一種高效能自動加工機床,是一種典型的機電一體化產品。與普通機床相比,數控機床具有如下一些優點:
易于加工異型復雜零件;提高生產率;可以實現一機多用,多機看管;可以大大減少專用工裝卡具,并有利于提高刀具使用壽命;提高零件的加工精度,易于保證加工質量,一致性好;工件加工周期短,效率高;可以大大減少在制品的數量;可以大大減輕工人勞動強度,減少所需工人數量等。
數控機床的機械結構主要由傳動系統、支承部件、分度臺等部分組成。傳動系統的作用是把運動和力由動力源傳遞給機床執行件,而且要保證傳遞過程中有良好的動態特性。傳動系統在工作過程中,經常受到激振力和激振力矩的作用,使傳動系統的軸組件產生彎曲和扭轉振動,從而影響機床的工作性能。隨著機床切削速度的提高和自動化方向的發展,傳動系統的結構組成越來越簡單,但對其機械結構性能的要求卻越來越高,從而使傳統的設計方法遠遠達不到要求,這樣,各種設計理論的研究和使用就得到了迅猛的發展。
數控機床是高精度和高生產率的自動化機床,其加工過程中的動作順序、運動部件的坐標位置及輔助功能,都是通過數字信息自動控制的,操作者在加工過程中無法干預,不能像在普通機床上加工零件那樣,對機床本身的結構和裝配的薄弱環節進行人為補償,所以數控機床幾乎在任何方面均要求比普通機床設計得更為完善,制造得更為精密。為滿足高精度、高效率、高自動化程度的要求,數控機床的結構設計已形成自己的獨立體系,在這一結構的完善過程中,數控機床出現了不少完全新穎的結構及元件。與普通機床相比,數控機床機械結構有許多特點。
2數控機床的發展
隨著機械制造生產模式的演變,對機械制造裝備提出了不同的要求.在50年代“剛性”生產模式下,通過提高效率,自動化程度,進行單一或少品種的大批量生產,以“規模經濟”實現降低成本和提高質量的目的。從90年代開始,為了對世界生產進行快速響應,逐步實現社會制造資源的快速集成,要求機械制造裝備的柔性化程度更高,采用擬實制造和快速成形制造技術。
工業發達國家都非常注重機械制造業的發展,為了用先進技術和工藝裝備制造業,機械制造裝備工業得到先發展。對比之下,我國目前機械制造業的裝備水平還比較落后,表現在大部分工廠的機械制造裝備基本上是通用機床加專用工藝裝備,數控機床在機械制造裝備中的比重還非常低,導致“剛性”強,更新產品速度慢,生產批量不宜太小,生產品種不宜過多;自動化程度基本上還是“一個工人,一把刀,一臺機床”,導致勞動生產率低下,產品質量不穩定。 因此,要縮小我國同工業發達國家的差距,我們必須在機械制造裝備方面大下功夫,其中最重要的一個方面就是增加數控機床在機械制造裝備中的比重。
數控設備的發展方向 六個方面:智能化、網絡化、高速、高精度、符合、環保。目前德國和瑞士的機床精度最高,綜合起來,德國的水平最高,日本的產值最大。美國的機床業一般。中國大陸、韓國。臺灣屬于同一水平。但就門類、種類多少而言,我們應該能進世界前4名。
數控系統 由顯示器、控制器伺服、伺服電機、和各種開關、傳感器構成。目前世界最大的三家廠商是:日本發那客、德國西門子、日本三菱;其余還有法國扭姆、西班牙凡高等。國內由華中數控、航天數控等。國內的數控系統剛剛開始產業化、水平質量一般。高檔次的系統全都是進口。 華中數控這幾年發展迅速,軟件水平相當不錯,但差就差在電器硬件上,故障率比較高。華中數控也有意向數控機床業進軍,但機床的硬件方面不行,質量精度一般。目前國內一些大廠還沒有采用華中數控的。廣州機床廠的簡易數控系統也不錯。 我們國家機床業最薄弱的環節在數控系統。
機床精度 1.機械加工機床精度分靜精度、加工精度(包括尺寸精度和幾何精度)、定位精度、重復定位精度等5種。 2.機床精度體系:目前我們國家內承認的大致是四種體系:德國VDI標準、日本JIS標準、國際標準ISO標準、國標GB,國標和國際標準差不多。3.看一臺機床水平的高低,要看它的重復定位精度,一臺機床的重復定位精度如果能達到0.005mm(ISO標準.、統計法),就是一臺高精度機床,在0.005mm(ISO標準.、統計法)以下,就是超高精度機床,高精度的機床,要有最好的軸承、絲杠。4.加工出高精度零件,不只要求機床精度高,還要有好的工藝方法、好的夾具、好的刀具。
目前世界著名機床廠商在我國的投資情況 1. 2000年,世界最大的專業機床制造商馬扎克(MAZAK)在寧夏銀川投資建了名為“寧夏小巨人機床公司”的機床公司,生產數控車床、立式加工中心和車銑復合中心。機床質量不錯,目前效益良好,年產600臺,目前正在建2期工程,建成后可以年產1200臺。 2. 2003年,德國著名的機床制造商德馬吉在上海投資建廠,目前年組裝生產數控車床和立式加工中心120臺左右。 3. 2002年,日本著名的機床生產商大隈公司和北京第一機床廠合資建廠,年生產能力為1000臺,生產數控車床、立式加工中心、臥式加工中心。 4.韓國大宇在山東青島投資建廠,目前生產能力不知。 5.臺灣省的著名機床制造商友嘉在浙江蕭山投資建廠,年生產能力800臺。
民營企業進入機床行業情況 1.浙江日發公司,2000年投產,生產數控車床、加工中心。年生產能力300臺。 2.2004年,浙江寧波著名的鑄塑機廠商海天公司投資生產機床,主要是從日本引進技術,目前剛開始,起點比較高。 3.2002年,西安北村投產,名字象日本的,其實老板是中國人,采用日本技術。生產小型儀表數控車床,水平相當不錯。
軍工企業技改情況 軍工企業得到國家撥款開始于當年“大使館被炸”,后來臺灣阿扁上臺后,大規模技改開始了,軍工企業進入新一輪的技改高峰,我們很多軍工企業開始停止購買普通設備。尤其是近3年來,我們的軍工企業從歐洲和日本買了大批量的先進數控機床。也從國內機床廠哪里采購了大批普通數控機床,國內機床廠商為了迎接這次大技改,也引進了不少先進技術,爭取軍工企業的高端訂單。 聽在軍工企業的朋友講,阿扁如果再能“頂”三年,我們的整體水平會上一個臺階。 其實,胡錦濤總書記掌權以來,已經把國防事業提到了和經濟發展一樣的高度上,他說,我們要建立和經濟發展相適應的國防能力,相信再過10年,隨著我國國防工業和汽車行業的發展,我們國家會誕生世界水平的機床制造商,也將會超越日本,成為世界第一機床生產大國。
數控技術是先進制造技術的核心,是制造業實現自動化、網絡化、柔性化、集成化的基礎。數控裝備的整體水平標志著一個國家工業現代化水平和綜合國力的強弱。
數控機床的發展在很大程度上取決于數控系統的性能和水平,而數控系統的發展及其技術基礎離不開微電子技術和計算機技術。隨著計算機及其軟硬件技術的飛速發展,數控系統的硬件平臺趨于一致化,而控制系統軟件的競爭日益加劇。我國的數控系統經過“六五”期間的引進,“七五”期間的數控系統開發,“八五”期間的數控應用技術研究以及“九五”期間的主數控系統軟件開發應用,已逐步形成了以航天數控、藍天數控、華中數控和中華數控為主的數控系統產業。
近年來,我國數控機床的產量持續增長,數控化率也顯著提高。另一方面我國數控產品的技術水平和質量也不斷提高。目前我國一部分普及型數控機床的生產已經形成一定規模,產品技術性能指標較為成熟,價格合理,在國際市場上具有一定的競爭力。我國數控機床行業所掌握的五軸聯動數控技術較成熟,并已有成熟商品走向市場。
我國在數控機床高端產品的生產上取得了一定的突破。目前我國已經可以供應網絡化、集成化、柔性化的數控機床。同時,我國也已進入世界高速數控機床生產國和高精度精密數控機床生產國的行列。目前我國已經研制成功一批主軸轉速在8000~10000轉/分以上的數控機床。
我國數控機床行業近年來大力推廣應用CAD等信息技術,很多企業已開始和計劃實施應用ERP、MRPⅡ和電子商務。如,濟南第二機床集團有限公司的CAD普及率達100%,是國家級“CAD示范企業”,企業的MRPⅡ系統應用也非常成功,現代化管理水平較高。
但是和發達國家相比,我國數控機床行業在信息化技術應用上仍然存在很多不足。
一、信息化技術基礎薄弱,對國外技術依存度高。我國數控機床行業總體的技術開發能力和技術基礎薄弱,信息化技術應用程度不高。行業現有的信息化技術來源主要依靠引進國外技術,對國外技術的依存度較高,對引進技術的消化仍停留在掌握已有技術和提高國產化率上,沒有上升到形成產品自主開發能力和技術創新能力的高度。具有高精、高速、高效、復合功能、多軸聯動等特點的高性能數控機床基本上還得依賴進口。
二、產品成熟度較低,可行性不高。國外數控系統平均無故障時間在10000小時以上,國內自主開發的數控系統僅3000-5000小時;整機平均無故障工作時間國外達800小時以上,國內最好只有300小時。
三、創新能力低,市場競爭力不強。我國生產數控機床的企業雖達百余家,但大多數未能形成規模生產,信息化技術利用不足,創新能力低,制造成本高,產品市場競爭能力不強。
隨著柔性制造系統的迅速發展和計算機集成系統的不斷成熟,對數控加工技術提出了更高要求。當今數控機床信息化正朝著以下幾個方面發展。
高速度、高精度化。速度和精度是數控機床的兩個重要指標,它直接關系到加工效率和產品質量。目前,我國生產的第六代數控機床系統均采用位數、頻率更高的處理器,以提高系統的基本運算速度,使得高速運算、模塊化及多軸成組控制系統成為可能。同時,新一代數控機床將采用超大規模的集成電路和多微處理器結構,以提高系統的數據處理能力。
智能化。現代數控機床的智能化發展將通過對影響加工精度和效率的物理量進行檢測、建模、提取特征、自動感知加工系統的內部狀態及外部環境,快速作出實現最佳目標的智能決策,對機床的工藝參數進行實時控制,使機床的加工過程處于最佳狀態。
基于CAD和CAM的數控編程自動化。隨著計算機應用技術的發展,目前CAD/CAM圖形交互式自動編程已得到較多的應用,是數控技術發展的新趨勢。它是利用CAD繪制的零件加工圖樣,經計算機內的刀具軌跡數據進行計算和后置處理,從而自動生成數控機床零部件加工程序,以實現CAD與CAM的集成。隨著CIMS技術的發展,當前又出現了CAD/CAPP/CAM集成的全自動編程方式,其編程所需的加工工藝參數不必由人工參與,直接從系統內的CAPP數據庫獲得,推動數控機床系統自動化的進一步發展。
發展可靠性最大化。數控機床的可靠性一直是用戶最關心的主要指標。新一代的數控系統將采用更高集成度的電路芯片,利用大規模或超大規模的專用及混合式集成電路,減少元器件的數量,從而提高可靠性。同時通過自動運行診斷、在線診斷、離線診斷等多種診斷程序,實現對系統內硬件、軟件和各種外部設備進行故障診斷和報警。
一、是高速加工技術發展迅速
高速加工技術發展迅速,在高檔數控機床中得到廣泛應用。應用新的機床運動學理論和先進的驅動技術,優化機床結構,采用當前數控機床技術發展趨勢
高性能功能部件,移動部件輕量化,減少運動慣性。在刀具材料和結構的支持下,從單一的刀具切削高速加工,發展到機床加工全面高速化,如數控機床主軸的轉速從每分鐘幾千轉發展到幾萬轉、幾十萬轉;快速移動速度從每分鐘十幾米發展到幾十米和超過百米;換刀時間從十幾秒下降到10秒、3秒、1秒以下,換刀速度加快了幾倍到十幾倍。應用高速加工技術達到縮短切削時間和輔助時間,從而實現加工制造的高質量和高效率。
二、是精密加工技術有所突破
通過機床結構優化、制造和裝配的精化,數控系統和伺服控制的精密化,高精度功能部件的采用和溫度、振動誤差補償技術的應用等,從而提高機床加工的幾何精度、運動精度,減少形位誤差、表面粗糙度。加工精度平均每8年提高1倍,從1950年至2000年50年內提升100倍。目前,精密數控機床的重復定位精度可以達到1μm,進入亞微米超精加工時代。
三、是技術集成和技術復合趨勢明顯
技術集成和技術復合是數控機床技術最活躍的發展趨勢之一,如工序復合型——車、銑、鉆、鏜、磨、齒輪加工技術復合,跨加工類別技術復合——金切與激光、沖壓與激光、金屬燒結與鏡面切削復合等,目前已由機加工復合發展到非機加工復合,進而發展到零件制造和管理信息及應用軟件的兼容,目的在于實現復雜形狀零件的全部加工及生產過程集約化管理。技術集成和復合形成了新一類機床——復合加工機床,并呈現出復合機床多樣性的創新結構。
四、是數字化控制技術進入了智能化的新階段
數字化控制技術發展經歷了三個階段:數字化控制技術對機床單機控制;集合生產管理信息形成生產過程自動控制;生產過程遠程控制,實現網絡化和無人化工廠的智能化新階段。智能化指工作過程智能化,利用計算機、信息、網絡等智能化技術有機結合,對數控機床加工過程實行智能監控和人工智能自動編程等。加工過程智能監控可以實現工件裝卡定位自動找正,刀具直徑和長度誤差測量,加工過程刀具磨損和破損診斷、零件裝卸物流監控,自動進行補償、調整、自動更換刀具等,智能監控系統對機床的機械、電氣、液壓系統出現故障自動診斷、報警、故障顯示等,直至停機處理。隨著網絡技術的發展,遠程故障診斷專家智能系統開始應用。數控系統具有在線技術后援和在線服務后援。人工智能自動編程系統能按機床加工要求對零件進行自動加工。在線服務可以根據用戶要求隨時接通INTERNET接受遠程服務。采用智能技術來實現與管理信息融合下的重構優化的智能決策、過程適應控制、誤差補償智能控制、故障自診斷和智能維護等功能,大大提高成形和加工精度、提高制造效率。信息化技術在制造系統上的應用,發展成柔性制造單元和智能網絡工廠,并進一步向制造系統可重組的方向發展。
五、是極端制造擴張新的技術領域
極端制造技術是指極大型、極微型、極精密型等極端條件下的制造技術。極端制造技術是數控機床技術發展的重要方向。重點研究微納機電系統的制造技術,超精密制造、巨型系統制造等相關的數控制造技術、檢測技術及相關的數控機床研制,如微型、高精度、遠程控制手術機器人的制造技術和應用;應用于制造大型電站設備、大型艦船和航空航天設備的重型、超重型數控機床的研制;IT產業等高新技術的發展需要超精細加工和微納米級加工技術,研制適應微小尺寸的微納米級加工新一代微型數控機床和特種加工機床;極端制造領域的復合機床的研制等。
業務咨詢:932174181 媒體合作:2279387437 24小時服務熱線:15136468001 盤古機械網 - 全面、科學的機械行業免費發布信息網站 Copyright 2017 PGJXO.COM 豫ICP備12019803號
哈尔滨市 | 湄潭县 | 手游 | 南雄市 | 嘉善县 | 罗山县 |